精選文章 封面故事

半導體IP
新戰略物資

吳旻蓁 文章摘錄自第2135期

美中的科技角力戰中,美國靠著掐住半導體IP的優勢輕鬆擊倒中國, 意味著IP儼然成為最新的戰略物資,然而台灣的IP產業因為股本小過去不被重視, 這回則正式站上檯面,成為重要的半導體A咖族群。

近期,從各國瘋搶晶圓代工、封測產能的景況中,已可見如今的半導體產業地位就如同一九七○年代的石油一般,不僅是經濟成長的關鍵要素,更是攸關國家發展的重要戰略物資。早自一八年的美中貿易戰開始,到去年新冠肺炎疫情以及美中科技角力等,都讓「半導體自主化」這項議題不斷躍上檯面。

英美廠商把持矽智財

籌組本土供應鏈已成國際趨勢,動作最積極的莫過於中國。因先後經歷中興事件、華為禁令,再到中芯國際被列入制裁名單,美國為了鞏固自身科技大國的地位,不斷拿半導體做武器,對中國掀起一波波科技制裁,都讓中國一心想快速壯大國產晶片的能力。然而,中國若要完成晶片的自製計畫,就必須掌握晶片設計中最上游且最關鍵的核心工具:矽智財(IP),不巧目前這項技術仍幾乎都被美國、英國廠商所把持。

半導體IP是一種經過事先定義、設計、驗證、可重複使用的積體電路模塊,具特定的功能性;而IP的功能在於幫助降低晶片的開發難度、縮短開發周期,並提升晶片性能。隨著半導體越往先進製程走,晶片設計複雜度越來越高,單一晶片搭載IP數大幅增加至上百個,IC設計業者無需針對晶元的每個細節進行設計,可直接通過購買成熟可靠的IP方案,實現某個特定功能。簡單來說,IP就如同樂高積木或七巧板,讓IC設計商可自行堆疊出變化萬千的晶片樣貌。

進一步來看,半導體IP由於技術密集度高、智慧財產權集中、商業價值昂貴,處於產業鏈最頂端,已逐漸成為IC設計產業的核心產業發展要素和競爭力的體現。這也是為何近期國際市場上包括Google、微軟、高通等大廠紛紛表示擔憂GUP大廠輝達(Nvidia)收購ARM一案,恐損害晶片業關鍵市場的競爭。

在過去十年中,IP業務的增長主要是靠智慧型手機的成長,而隨著智慧型手機發展已經成熟、成長動能開始減緩,取而代之的是,高速運算、數據中心、有線與無線網路、物聯網等領域的需求將迎來爆發成長,預估將是接下來IP收入增長的主要來源。根據市場研究機構IBS統計指出,全球半導體IP市場將從一八年的四六億美元成長至二七年的一○一億美元,年均複合成長率為九.一三%。

矽智財公司主要營收來源大約可分為三個部分,第一是IP授權,為售出所擁有的IP技術,收取授權金或權利金的模式,毛利率高達一○○%;第二是NRE委外設計服務,為替客戶進行IC委外設計代工,此毛利約三到五成;第三則是TurnKey服務,即除NRE服務外,再加上IP業者代為處理晶片生產製造的業務,此毛利雖然較低,僅十五至二○%,但可貢獻營收金額反而較高。

台IP廠開始嶄露頭角

由於IP產品眾多,舉凡晶片設計中所需的邏輯、記憶體、類比線路或測試等功能,都可以自成一完整的功能模組來使用或銷售,而國內各IP廠發展的領域並不衝突,可望在各自領域中大搶商機。過去一年因5G、AI、HPC等新機會大量出現,加上去美化商機助攻,以及晶圓代工產能缺貨,都讓台IP業者荷包賺滿滿、業績大幅成長,更誕生愛普(6531)、晶心科(6533)、金麗科(3228)等飆股。一九年台灣IP在全球市占率僅二.六%,雖占比仍小,但不少公司深耕IP多年,包括力旺(3529)、智原(3035)、M31(6643)、世芯KY(3661)、創意(3443),都已繳出獲利實績,未來台灣IP有望成為一股新興勢力,持續拓展市占。

一九年全球IP廠營收排名第十的力旺,主要專攻邏輯嵌入式非揮發性記憶體矽智財(eNVM IP)開發,為全球首創邏輯製程可程式非揮發性記憶體IP,就是當IC設計公司希望在原有的邏輯晶片裡加入記憶體功能時,不管是要單次寫入,還是要能完成十萬次寫入的功能,都需要這項技術,且此IP在全球市占第一。法人表示,力旺持續專注eNVM IP,因技術門檻高,業界競爭有限,未來在邏輯運算、記憶體整合逐漸成為趨勢的背景下,有望持續搶奪商機。

力旺去年全年累積的設計定案共四九四個,帶動營運攀上新高峰,EPS達九.五二元,一月營收也繼續創歷史新高,前二月累計營收年增逾四五%。展望今年,法人預期,伴隨晶圓代工價格調漲、記憶體價格上漲帶動晶圓出貨價格拉高,加上八吋、十二吋晶圓訂單滿載,都讓以晶圓價格計算權利金的力旺,營運直接受惠,不僅看好第一季營運可望續創新高,全年營收及獲利亦將同創新高。

作為台積電(2330)協力IP廠的M31,則可以說是近年竄升速度最快的IP公司之一。M31主要提供基礎元件IP以及高速傳輸IP,且據了解,公司營收約有五成來自台積電。M31基礎元件IP事業,近年來與晶圓代工廠深入合作,由於越先進的製程,生產越複雜,相關IP設計就越困難,因此隨著台積電先進製程持續發展,M31營運也同步節節高升,目前包括七、五、三奈米等先進製程IP均已完成認證,去年開始小幅貢獻營收。此外,由於先進駕駛輔助系統(ADAS)微控制器、固態硬碟(SSD)PCIe Gen 4控制IC等進入量產,預期今年在十二奈米及十六奈米IP權利金可望看到高速成長。

而在高速運算領域,M31去年已擁有一五○個以上的高速介面IP,並積極布局USB 4及PCIe Gen4等高速傳輸介面IP。法人也看好,在5G、AI需求爆發成長,加上英特爾與超微持續推動高速傳輸介面規格提升,帶動資料中心、伺服器、筆電等將大規模採用下,有望大幅挹注營運更上層樓。

創意大啖AI、HPC商機

有母公司台積電先進製程做後盾的創意(3443),也是值得關注的一檔個股。創意在七奈米及五奈米先進製程大啖AI/HPC特殊應用晶片(ASIC)商機,目前已獲得許多國際系統大廠及網路巨擘的NRE案及量產訂單。由於AI/HPC對高運算效能及多晶片異質整合的需求飆升,創意自行研發的GLink介面技術遂成為完美選擇。

創意掌握和台積電獨家合作的利基點,深耕CoWoS、Fan-out 與SoIC三大平台,像是旗下HBM2 IP可銜接CoWoS,裸片IP銜接3D IC,這些IP只有創意或新思才有。此外,扣除超微、輝達、賽靈思、海思和安華高五大無晶圓廠巨頭,創意也是唯一能支援台積電HPC客戶採用CoWoS封裝的設計暨服務廠。

法人樂觀看好,創意今年在七奈米CoWoS占比將達十六至十七%,貢獻毛利率可達三成以上;而五奈米製程中,包括HBM2e、G-Link都有新案挹注。由於先進製程與先進封裝主要用在AI、HPC、5G網通,預期未來五年,將是帶領創意營運大幅成長的關鍵動能。